Какие бывают генераторы электрического тока: Виды генераторов электрического тока и для чего они применяются

Содержание

Электрические генераторы

Генераторы — электрические машины производящие электроэнергию

Электрогенераторы — это электрические машины, преобразующие механическую энергию в электрическую энергию.

Действие электрических генераторов основано на принципе электромагнитной индукции: в проводе, движущемся в магнитном поле, наводится электродвижущая сила — ЭДС.

Электрические генераторы могут производить как постоянный, так и переменный ток. Слово генератор (generator) переводится с латыни как производитель.

Известными поставщиками генераторов на мировой рынок являются такие компании как: Mecc Alte, ABB, General Electric (GE), Siemens AG.

Электрические генераторы постоянного тока

Долгое время электрические генераторы постоянного тока были единственными типом источника электроэнергии.

В обмотке якоря генератора постоянного тока индуктируется переменный ток, который преобразуется в постоянный ток электромеханическим выпрямителем — коллектором. Однако процесс выпрямления тока коллектором связан с повышенным износом коллектора и щеток, особенно при большой частоте вращения якоря генератора.

1– коллектор; 2 – щетки; 3 – магнитные полюса; 4 – витки; 5 – вал; 6 – якорь

Генераторы постоянного тока различают по характеру их возбуждения — независимого возбуждения и самовозбуждением. В генераторах с электромагнитным возбуждением обмотка возбуждения, располагаемая на главных полюсах, подключается к независимому источнику питания. Генераторы с магнитоэлектрическим возбуждением возбуждаются постоянными магнитами, из которых изготовляются полюсы машины. Генераторы постоянного тока находят применение в тех отраслях промышленности, где по условиям производства предпочтительным является постоянный ток — на предприятиях металлургической и электролизной промышленности, на транспорте, судах и др. Генераторы постоянного тока используются на электростанциях в качестве возбудителей синхронных генераторов и источников постоянного тока.

Мощность генераторов постоянного тока может достигать десятка мегаватт.

Генераторы переменного тока

Генераторы переменного тока позволяют получать большие токи при достаточно высоком напряжении. В настоящее время имеется несколько типов индукционных генераторов.

Они состоят из электромагнита или постоянного магнита, создающие магнитное поле, и обмотки, в которой индуцируется переменная ЭДС. Так как ЭДС, наводимые в последовательно соединенных витках, складываются, то амплитуда ЭДС индукции в рамке пропорциональна числу витков в ней. Она пропорциональна также амплитуде переменного магнитного потока через каждый виток. Для получения большого магнитного потока в генераторах применяют специальную магнитную систему, состоящую из двух сердечников, сделанных из электротехнической стали. Обмотки, создающие магнитное поле, размещены в пазах одного из сердечников, а обмотки, в которых индуцируется ЭДС, — в пазах другого. Один из сердечников (обычно внутренний) вместе со своей обмоткой вращается вокруг горизонтальной или вертикальной оси. Поэтому он называется ротором.

Неподвижный сердечник с его обмоткой называют статором. Зазор между сердечниками статора и ротора делают как можно меньшим. Этим обеспечивается наибольшее значение потока магнитной индукции. В больших промышленных генераторах вращается электромагнит, который является ротором, в то время как обмотки, в которых наводится ЭДС, уложены в пазах статора и остаются неподвижными.

Подводить ток к ротору или отводить его из обмотки ротора во внешнюю цепь приходится при помощи скользящих контактов. Для этого ротор снабжается контактными кольцами, присоединенными к концам его обмотки. Неподвижные пластины — щетки — прижаты к кольцам и осуществляют связь обмотки ротора с внешней цепью. Сила тока в обмотках электромагнита, создающего магнитное поле, значительно меньше силы тока, отдаваемого генератором во внешнюю цепь. Поэтому генерируемый ток удобнее снимать с неподвижных обмоток, а через скользящие контакты подводить сравнительно слабый ток к вращающемуся электромагниту. Этот ток вырабатывается отдельным генератором постоянного тока (возбудителем), расположенным на том же валу.

В маломощных генераторах магнитное поле создается вращающимся постоянным магнитом. В таком случае кольца и щетки вообще не нужны. Появление ЭДС в неподвижных обмотках статора объясняется возникновением в них вихревого электрического поля, порожденного изменением магнитного потока при вращении ротора.

Обмотки возбуждения синхронных генераторов бывают двух типов: с явнополюсными и неявнополюсными роторами. В генераторах с явнополюсными роторами полюса, несущие обмотки возбуждения, выступают из индуктора. Генераторы такого типа рассчитаны на сравнительно низкие частоты вращения, для работы с приводом от поршневых паровых машин, дизельных двигателей, гидротурбин. Паровые и газовые турбины используются для привода синхронных генераторов с неявнополюсными роторами. Ротор такого генератора представляет собой стальную поковку с фрезерованными продольными пазами для витков обмотки возбуждения, которые обычно выполняются в виде медных пластин. Витки закрепляются в пазах, а поверхность ротора шлифуется и полируется для снижения уровня шума и потерь мощности, связанных с сопротивлением воздуха.

Обмотки генераторов по большей части делают трехфазными — на выходных зажимах генератора вырабатываются три синусоидальных напряжения переменного тока, поочередно достигающих своего максимального амплитудного значения. В механике редко встречается подобное сочетание движущихся частей, которые могли бы порождать энергию столь же непрерывно и экономично.

Мощные синхронные генераторы охлаждаются водородом. Современный генератор электрического тока — это внушительное сооружение из медных проводов, изоляционных материалов и стальных конструкций. При размерах в несколько метров важнейшие детали генераторов изготовляются с точностью до миллиметра.

Дополнительная тематическая информация: турбогенераторы

Генератор переменного тока: устройство, виды, выбор

Один из вариантов обеспечения электропитания — генератор переменного тока. Эта установка может быть как основным вариантом, так и только на время пропадания основного источника питания.

Содержание статьи

1 Что такое генератор тока
2 Устройство и принцип работы
3 Виды бытовых генераторов
- 3.1 Синхронные и асинхронные
- 3.2 Инверторный или нет
- 3.3 Количество фаз и топливо для первичного двигателя
4 Генератор переменного тока: бензин или дизель?
- 4.1 Когда лучше выбрать бензиновый
- 4.2 Чем хороши дизельные
5 Опции и дополнительные возможности
6 Особенности установки генератора

Что такое генератор тока

Устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую, называют генератором тока. Они бывают переменного и постоянного тока. Устройства, вырабатывающие постоянный ток, более сложны в исполнении и менее надёжны.

Тоже как вариант))

С появлением полупроводниковых приборов, которые позволяют выпрямить переменный ток, по большей части всё равно использовался генератор переменного тока. Если необходим постоянный ток, на выходе источника переменного тока ставят выпрямитель, который формирует электропитание требуемого типа и уровня.

Устройство и принцип работы

Понять, как происходит такое преобразование, можно глядя на простейшую модель генератора. Его работа основана на принципе возникновения ЭДС — электродвижущей силы. Коротко сформулировать суть этого явления можно так, если замкнутая рамка пересекает магнитное поле, в ней возникает (наводится) электрический ток. Чтобы «снять» ток с рамки, используют специальное устройство ‒ щеточный узел. На концах рамки сделаны кольца, которые соприкасаются с токосъёмными контактами (щетками). Щетки, за счет силы упругости пружин, плотно прилегают к кольцам, обеспечивая контакт. К щеткам припаяны провода, по которым далее в устройство и передаётся ток.

Генератор переменного тока: устройство и принцип действия

Как получается переменное напряжение? Представьте себе, рамка вращается, то одной, то другой стороной приближаясь к полюсам (положительному S и отрицательному N). Чем ближе к полюсу, тем сильнее наводимое поле (больше сила тока), чем дальше ‒ тем меньше. Соответственно, на контактных кольцах имеем плавно изменяющуюся силу тока. Она то близка к нулю (когда рамка находится дальше всего), то подходит к максимуму. Таким образом, получаем на выходе ток синусоидальной формы.

Таким образом получаем на выходе генератора ток синусоидальной формы

Те же самые процессы происходят, если прямоугольную рамку закрепить неподвижно, а внутри нее вращать магнитное поле. Ток также имеет синусоидальную форму, просто имеем два типа установок ‒ с неподвижным статором и с неподвижным ротором.

Генератор постоянного тока устроен точно также и отличается только устройство снятия тока. К рамке прикреплены два полукольца, так что щетки снимают ток попеременно, то с одного конца рамки, то с другого. В результате на выходе имеем положительные полуволны, которые близки к постоянному току.

Виды бытовых генераторов

Это была теория, а теперь переходим к практике. Генераторы электрического тока нужны обычно для обеспечения питанием электрооборудования. Существуют две ситуации:

Электрогенератор нужен на случай пропадания сети.
Как основной источник питания.

Простейшие генераторы постоянного и переменного тока: устройство и принцип работы

Для обоих случаев логика выбора похожа, но имеет свои особенности. Если генератор нужен для постоянной работы, на первое место выходит расход топлива и надёжность. Также стоит обратить внимание на «громкость» работы, ёмкость бака для топлива.

Для кратковременного включения на случай пропадания питания, чаще всего стараются приобрести не слишком дорогую модель. Но в погоне за экономией, не стоит забывать о качественных характеристиках.

Синхронные и асинхронные

Сейчас не станем разбираться к конструктивных особенностях, а остановимся на достоинствах и недостатках. Синхронные генераторы отличаются тем, что на якоре имеют обмотки. Они выдают более стабильное напряжение и имеют меньшие отклонения по частоте. Это хорошо для требовательных к качеству питания. К плюсам синхронных генераторов тока относят также нормальную реакцию на пусковые токи, так что нормально работают они с индуктивной нагрузкой (с электродвигателями). Минусы ‒ более сложная конструкция и высокая цена. Ещё один момент, наличие щеток, которые, как известно снашиваются и искрят. Так что при более высокой цене синхронные генераторы имеют меньший рабочий ресурс.

Устройство асинхронных моделей проще

Асинхронные генераторы имеют более простую конструкцию и более низкие цены. При относительно невысокой цене отличаются значительно большим эксплуатационным сроком. Но стабильность тока желает быть лучше: погрешность до 10% по напряжению и 4% по частоте. Ещё один недостаток: плохо переносят пусковые токи. Потому, для обеспечения нормальной работы сложной техники желательно иметь стабилизатор, а для плавного пуска электромоторы подключать через преобразователь частоты.

Инверторный или нет

Есть ещё так называемые инверторные бытовые генераторы тока. Это те же генераторы, но на выходе которых стоит дополнительное устройство, стабилизирующее выходные показатели. С учётом того что техника у нас становится всё более дорогой и требовательной к качеству питания, использование инверторных генераторов почти необходимость.

Генератор переменного тока с инвертором: основные узлы и блоки

Единственное исключение, когда агрегат будет стоять на даче или в доме, а в период его работы, «капризная» техника работать не будет. К группе «капризных» однозначно относится вся компьютерная техника, а также та, которая управляется при помощи микропроцессоров. Также «капризными» являются автоматизированные котлы. Если котёл зависит от наличия напряжения и автоматика в нем не механическая, вам однозначно требуется инверторный генератор.

Инверторный генератор кроме двигателя и непосредственно генератора, имеет ещё выпрямитель и инвертор

Как работает инверторный генератор переменного тока? То напряжение, которое выработал генератор, попадает на блок инвертора. Он сначала выпрямляется, а потом из постоянного напряжения формируются полярные импульсы заданной частоты (50 Гц) и скважности. На выходе устройства импульсы превращаются в синусоиду. В результате на выходе имеем питание с идеальными (почти) характеристиками. Так что асинхронный инверторный генератор подходит для питания любой техники. Вот только пусковые нагрузки по-прежнему проблема.

Количество фаз и топливо для первичного двигателя

Чтобы выбрать генератор переменного тока, необходимо разобраться с классификацией, видами и типами, достоинствами и недостатками. В первую очередь стоит определиться с количеством фаз, которые должен выдавать агрегат, как понимаете, есть однофазные и трехфазные. Выбирать по этому признаку стоит учитывая имеющуюся проводку или нагрузку. Если генератор должен обеспечить работу трехфазного потребителя, на его выходе должно быть именно такое напряжение. Если подключаемые приборы только однофазные, покупать трехфазный генератор стоит только тогда, когда он будет работать на постоянной основе. В качестве резервного обычно ставят однофазные агрегаты, обеспечивая питанием наиболее важные устройства.

Для начала необходимо определиться с количеством фаз вырабатываемого тока

Когда мы разбирались в принципе действия генераторов переменного тока, не рассматривался один момент: как и чем приводится в действие вращающаяся часть устройства. В бытовых моделях это двигатель внутреннего сгорания. Именно он приводит в движение ротор, а работать он может на следующих видах топлива:

бензин;
дизельное топливо;
газ.

Для бытового использования, чаще всего, используют дизельные и бензиновые генераторы. Так как оба вида топлива практически равнозначны по доступности, то выбор между ними основан на технических особенностях. О них подробнее немного ниже.

Генератор переменного тока: бензин или дизель?

Для бытовых целей обычно используют бензиновый или дизельный генератор тока. Сказать какой лучше однозначно невозможно, так как они отличаются по характеристикам. Потому для одних условий лучше бензиновый, для других ‒ оптимальный дизельный.

Выбор генератора тока зависит от многих моментов

Когда лучше выбрать бензиновый

Перечень свойств и особенностей бензинового генератора переменного тока:

Основное, что стоит помнить, бензиновый электрогенератор не рассчитан на длительную работу (сутками). Рекомендованная нагрузка, особенно у двухтактных моделей 2–3 часа в день и до 500 часов в год. Зато отличаются такие установки невысокой ценой и компактностью. Это отличный выбор, если надо питать совсем небольшую нагрузку непродолжительное время. Чаще всего такие генераторы берут с собой на природу, охоту, рыбалку и т. д.

Двухтактные бензиновые генераторы — лучший выбор для выезда на природу

Бензиновые генераторы тока с четырехтактными бензиновыми двигателями ресурс имеют существенно больше: до 3000–5000 тысяч часов. Но и его надолго не хватит при постоянной работе. Так что бензиновые генераторы имеет смысл ставить, если электричество отключается у вас редко и ненадолго.

Чем хороши дизельные

Дизельный генератор переменного тока ‒ установка гораздо боле мощная, но и настолько же более дорогостоящая. Бывают они двух типов: с воздушным и жидкостным охлаждением. Установки с воздушным охлаждением имеют средние габариты, среднюю мощность и вполне приемлемую цену. Вот они идеальны, если электричество отключается часто, но не постоянно. В то же время, маломощные дизельные генераторы (есть и такие) по характеристикам ненамного лучше бензиновых, а по цене раза в два выше. Так что если вам нужен генератор до 6 кВт мощности выбор, всё равно, имеет смысл остановить на бензиновой установке.

Дизельные ‒ более габаритные и мощные

Дизельный генератор с водяным (жидкостным) охлаждением ‒ это уже техника другого класса. Он может работать сутками и используются на предприятиях. На них применяются двигателя двух типов:

высокооборотистые – 3000 об/мин;
с низкими оборотами – 1500 об/мин.

Дизельный генератор с низкооборотистым двигателем отличается более низким уровнем шумов, более экономичны в плане расхода топлива на один киловатт. Но они же более дорогостоящие. имеют большие размеры и вес. Если дизельный генератор тока построен на основе высокооборотного движка, обойдётся один киловатт электроэнергии дешевле. Но шуметь дизель будет сильно.

Подобные модели могут обеспечивать предприятия

Итак, если вам нужна установка для выработки постоянного тока на продолжительный период или станция, которая будет снабжать электроэнергией постоянно, вам нужен дизельный генератор жидкостного охлаждения.

Опции и дополнительные возможности

Значительное влияние на цену оказывают опции. Хоть генераторы «с наворотами» стоят дороже, некоторые из дополнительных возможностей могут быть очень полезны. Например:

Защита от утечки. Встроенное УЗО, которое отслеживает наличие пробоя изоляции и отключает установку при появлении тока утечки.
Защита от перегрузки. Функция не даёт работать деталям «на износ».
Автоматический запуск. При пропадании электроэнергии генератор запускается сам.

Использование может быть разным

Есть ещё такие, без которых можно обойтись, но делающие эксплуатацию генератора тока более удобной. Например, контроль параметров с одновременным отображением на дисплее или передача данных о состоянии генератора на подключённый компьютер. Ещё, может быть, целый ряд конструктивных «добавок»: шумогасящий кожух, защитный кожух от низких температур, увеличенный топливный бак и т. д.

Особенности установки генератора

Речь пойдёт не о подключении, а об установке ‒ организации места, где генератор тока будет работать. Нужна просторная твёрдая и ровная площадка. При установке на неровной поверхности, повышается уровень вибрации, что угрожает целостности оборудования. Если говорить о мощных дизельных установках, то для них желательно бетонное или асфальтовое покрытие, в общем, плотное и надёжное основание.

Площадка должна быть ровной

Подключение генератора проводят кабелем, в соответствии с рекомендациями производителей. Само подключение производится в шкафу, куда заводится кабель от генераторной установки. Он подключается после вводного автомата и счетчика.

Если генератор будет уставлен в помещении, в нем должна быть хорошая вентиляция. Планируя на время работы двигателя оставлять двери открытыми, нужна будет решётка, чтобы никто не попал внутрь во время работы станции.

Электрический генератор — Энциклопедия Нового Света

Электрический генератор — это устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую, обычно используя электромагнитную индукцию. Источником механической энергии может быть поршневой или турбинный паровой двигатель, вода, проходящая через турбину или водяное колесо, двигатель внутреннего сгорания, ветряная турбина, рукоятка или любой другой источник механической энергии.

Содержание

1 Исторические события
- 1.1 Фарадей
- 1.2 Динамо
- 1.3 Динамо Джедлика
- Динамо-машина 1,4 грамма
2 концепции
3 Терминология
4 Максимальная мощность
5 Маломощный
6 Двигатель-генератор
- 6.1 Среднеразмерный стационарный двигатель-генератор
7 патентов
8 См. также
9 Каталожные номера
10 Внешние ссылки
11 кредитов

Сегодня генераторы используются во многих различных машинах и привели к многим современным достижениям. В будущем мы можем увидеть, как электрические генераторы станут меньше с большей мощностью. Однако в какой-то момент они могут устареть, если электрическая энергия вырабатывается напрямую из альтернативного источника энергии.

Портативный генератор, вид сбоку с бензиновым двигателем.

Исторические события

До того, как была открыта связь между магнетизмом и электричеством, в генераторах использовался электростатический принцип. В машине Вимшерста использовалась электростатическая индукция или «влияние». Генератор Ван де Граафа использует любой из двух механизмов:

Заряд, передаваемый от высоковольтного электрода
Заряд, создаваемый трибоэлектрическим эффектом при разделении двух изоляторов (ремень сходит с нижнего шкива).

Электростатические генераторы используются для научных экспериментов, требующих высокого напряжения. Из-за сложности изолирования машин, вырабатывающих очень высокие напряжения, электростатические генераторы изготавливаются только с малой номинальной мощностью и никогда не используются для выработки промышленно значимых количеств электроэнергии.

Фарадей

В 1831-1832 годах Майкл Фарадей обнаружил, что между концами электрического проводника, движущегося перпендикулярно магнитному полю, возникает разность потенциалов. Он также построил первый электромагнитный генератор, названный «диском Фарадея», тип униполярного генератора, использующий медный диск, вращающийся между полюсами подковообразного магнита. Он производил небольшое постоянное напряжение и большой ток.

Dynamo

Dynamo был первым электрическим генератором, способным поставлять электроэнергию для промышленности. Динамо использует электромагнитные принципы для преобразования механического вращения в переменный электрический ток. Динамо-машина состоит из стационарной конструкции, создающей сильное магнитное поле, и набора вращающихся обмоток, вращающихся в этом поле. На небольших машинах магнитное поле может создаваться постоянным магнитом; более крупные машины имеют магнитное поле, создаваемое электромагнитами.

Первое динамо, основанное на принципах Фарадея, было построено в 1832 году французским мастером Ипполитом Пикси. В нем использовался постоянный магнит, который вращался с помощью рукоятки. Вращающийся магнит был расположен так, что его северный и южный полюса проходили через кусок железа, обмотанного проволокой. Пикси обнаружил, что вращающийся магнит производит импульс тока в проводе каждый раз, когда полюс проходит через катушку. Кроме того, северный и южный полюса магнита индуцировали токи в противоположных направлениях. Добавив коммутатор, Pixii смогла преобразовать переменный ток в постоянный.

В отличие от диска Фарадея, в движущихся обмотках динамо-машины можно использовать множество последовательно соединенных витков провода. Это позволяет напряжению на клеммах машины быть выше, чем может производить диск, так что электрическая энергия может подаваться при удобном напряжении.

Связь между механическим вращением и электрическим током в динамо-машине обратима; принципы работы электродвигателя были открыты, когда было обнаружено, что одна динамо-машина может приводить во вращение вторую взаимосвязанную динамо-машину, если через нее проходит ток.

Динамо-машина Джедлика

В 1827 году Аниос Джедлик начал экспериментировать с электромагнитными вращающимися устройствами, которые он назвал электромагнитными роторами. В прототипе однополюсного электростартера (законченном между 1852 и 1854 гг. ) как неподвижная, так и вращающаяся части были электромагнитными. Он сформулировал концепцию динамо-машины как минимум за 6 лет до Сименса и Уитстона. Суть концепции заключается в том, что вместо постоянных магнитов два электромагнита, расположенные напротив друг друга, создают магнитное поле вокруг ротора.

Динамо-машина Gramme

Обе эти конструкции страдали от одной и той же проблемы: они индуцировали «всплески» тока, за которыми не следовал ни один из них. Антонио Пачинотти, итальянский ученый, исправил это, заменив вращающуюся катушку на тороидальную, которую он создал, обернув железное кольцо. Это означало, что какая-то часть катушки постоянно проходила мимо магнитов, сглаживая ток. Зеноб Грамм повторно изобрел эту конструкцию несколько лет спустя при проектировании первых коммерческих электростанций, которые работали в Париже в 1870-х годах. Его конструкция теперь известна как динамо-машина Грамма. С тех пор были сделаны различные версии и улучшения, но основная концепция вращающейся бесконечной петли проволоки остается в основе всех современных динамо-машин.

Понятия

Генератор двигает электрический ток, но не создает электрического заряда, который уже присутствует в токопроводящем проводе его обмоток. Это чем-то похоже на водяной насос, который создает поток воды, но не создает саму воду.

Существуют и другие типы электрических генераторов, основанные на других электрических явлениях, таких как пьезоэлектричество и магнитогидродинамика. Конструкция динамо-машины аналогична конструкции электродвигателя, и все распространенные типы динамо-машин могут работать как двигатели.

Терминология

Части динамо-машины или сопутствующего оборудования могут быть выражены либо в механических, либо в электрических терминах. Хотя эти два набора терминов четко разделены, они часто используются взаимозаменяемо или в комбинациях, включающих один механический термин и один электрический термин. Это вызывает большую путаницу при работе с составными машинами, такими как бесщеточный генератор переменного тока, или при разговоре с людьми, которые привыкли работать с машиной, конфигурация которой отличается от той, к которой привык динамик.

Механический
Ротор: Вращающаяся часть генератора переменного тока, генератора, динамо-машины или двигателя.
Статор: Неподвижная часть генератора переменного тока, генератора, динамо-машины или двигателя.

Электрооборудование
Якорь: Компонент генератора переменного тока, генератора, динамо-машины или двигателя, производящий энергию. Якорь может быть как на роторе, так и на статоре.
Поле: Составляющая магнитного поля генератора переменного тока, генератора, динамо-машины или двигателя. Поле может быть либо на роторе, либо на статоре и может быть либо электромагнитом, либо постоянным магнитом.

Максимальная мощность

Теорема о максимальной мощности применима к генераторам так же, как и к любому источнику электроэнергии. Эта теорема утверждает, что максимальную мощность можно получить от генератора, сделав сопротивление нагрузки равным сопротивлению генератора. Однако в этом случае эффективность передачи энергии составляет всего 50 процентов, а это означает, что половина вырабатываемой энергии теряется в виде тепла внутри генератора. По этой причине практические генераторы обычно рассчитаны не на максимальную выходную мощность, а на более низкую выходную мощность, где эффективность выше.

Маломощный

Ранние автомобили, как правило, использовали генераторы постоянного тока с электромеханическими регуляторами. Они не были особенно надежными или эффективными, и теперь их заменили генераторы переменного тока со встроенными цепями выпрямителя. Они питают электрические системы автомобиля и заряжают аккумулятор после запуска. Номинальная выходная мощность обычно находится в диапазоне 50–100 А при 12 В, в зависимости от расчетной электрической нагрузки внутри автомобиля — некоторые автомобили теперь оснащены усилителем рулевого управления с электроприводом и кондиционером, что создает высокую нагрузку на электрическую систему. Коммерческие автомобили, скорее всего, будут использовать 24 В, чтобы обеспечить достаточную мощность на стартере для запуска большого дизельного двигателя без необходимости использования чрезмерно толстых кабелей. В автомобильных генераторах обычно не используются постоянные магниты; они могут достигать эффективности до 90 процентов в широком диапазоне скоростей за счет управления напряжением возбуждения. В генераторах мотоциклов часто используются статоры с постоянными магнитами, изготовленные из редкоземельных магнитов, поскольку их можно сделать меньше и легче, чем другие типы.

Некоторые из самых маленьких обычно используемых генераторов используются для питания велосипедных фонарей. Как правило, это генераторы переменного тока с постоянными магнитами на 0,5 А, обеспечивающие мощность 3–6 Вт при напряжении 6 или 12 В. При питании от водителя эффективность имеет первостепенное значение, поэтому они могут включать в себя редкоземельные магниты и разработаны и изготовлены с большим точность. Тем не менее, максимальный КПД лучших из этих генераторов составляет всего около 60 процентов (обычно 40 процентов) из-за использования постоянных магнитов. Чтобы вместо этого использовать управляемое электромагнитное поле, потребуется батарея, что неприемлемо из-за ее веса и габаритов.

Парусные яхты могут использовать водяной или ветряной генератор для подзарядки батарей. Небольшой пропеллер, ветряная турбина или крыльчатка соединены с маломощным генератором переменного тока и выпрямителем для подачи тока до 12 А при типичных крейсерских скоростях.

Двигатель-генератор

Двигатель-генератор радиостанции (Дюбендорфский музей военной авиации). Генератор работал только при отправке радиосигнала (приемник мог работать от аккумулятора)

Ручной электрогенератор радиостанции (Дюбендорфский музей военной авиации)

Двигатель-генератор представляет собой комбинацию электрического генератора и двигателя, смонтированных вместе и образующих единое целое. Эта комбинация также называется генераторной установкой или генераторной установкой . Во многих контекстах двигатель считается само собой разумеющимся, и комбинированный блок называется просто генератором .

Помимо двигателя и генератора, двигатели-генераторы обычно включают в себя топливный бак, регулятор частоты вращения двигателя и регулятор напряжения генератора. Многие агрегаты оснащены аккумулятором и электростартером. Резервные энергоблоки часто включают в себя систему автоматического запуска и автоматический переключатель для отключения нагрузки от общего источника питания и подключения ее к генератору.

Двигатели-генераторы производят электроэнергию переменного тока, которая используется в качестве замены электроэнергии, которую в противном случае можно было бы приобрести на коммунальной электростанции. Напряжение генератора (вольты), частота (Гц) и мощность (ватты) выбираются в соответствии с нагрузкой, которая будет подключена. Доступны как однофазные, так и трехфазные модели. В США доступно всего несколько моделей портативных трехфазных генераторов. Большинство доступных портативных устройств питаются только от одной фазы, а большинство производимых трехфазных генераторов представляют собой крупные генераторы промышленного типа.

Двигатели-генераторы доступны в широком диапазоне мощностей. К ним относятся небольшие портативные устройства, которые могут обеспечивать мощность в несколько сотен ватт, устройства, устанавливаемые на ручную тележку, как показано на рисунке выше, которые могут обеспечивать мощность в несколько тысяч ватт, а также стационарные или устанавливаемые на прицепе устройства, которые могут обеспечивать мощность более миллиона ватт. Меньшие агрегаты, как правило, используют в качестве топлива бензин (бензин), а более крупные используют различные виды топлива, включая дизельное топливо, природный газ и пропан (жидкий или газообразный).

При использовании двигателей-генераторов необходимо учитывать качество вырабатываемой ими электрической волны. Это особенно важно при работе чувствительного электронного оборудования. Кондиционер питания может принимать прямоугольные волны, генерируемые многими двигателями-генераторами, и сглаживать их, пропуская их через батарею в середине цепи. Использование инвертора вместо генератора также может генерировать чистые синусоидальные волны. Доступно несколько бесшумных инверторов, которые производят чистые синусоидальные волны, подходящие для использования с компьютерами и другой чувствительной электроникой, однако некоторые недорогие инверторы не производят чистых синусоидальных волн и могут повредить определенное электронное зарядное оборудование.

Двигатели-генераторы часто используются для подачи электроэнергии в местах, где электроэнергия недоступна, и в ситуациях, когда электроэнергия требуется только временно. Небольшие генераторы иногда используются для питания электроинструментов на строительных площадках. Установленные на прицепе генераторы обеспечивают электроэнергией освещение, аттракционы и т. д. для передвижных карнавалов.

Резервные электрогенераторы устанавливаются на постоянной основе и находятся в состоянии готовности к подаче электроэнергии на критические нагрузки во время временных перерывов в электроснабжении. Больницы, объекты связи, канализационные насосные станции и многие другие важные объекты оснащены резервными генераторами электроэнергии.

Малые и средние генераторы особенно популярны в странах третьего мира в качестве дополнения к энергосистеме, которая часто ненадежна. Установленные на прицепе генераторы можно буксировать в районы стихийных бедствий, где временно отключено электроснабжение.

Генератор также может приводиться в действие мускульной силой человека (например, в оборудовании полевых радиостанций).

Стационарный двигатель-генератор среднего размера

Изображенный здесь стационарный двигатель-генератор среднего размера представляет собой установку мощностью 100 кВА, вырабатывающую 415 В при токе около 110 А на фазу. Он оснащен 6,7-литровым двигателем Perkins Phaser 1000 Series с турбонаддувом и потребляет около 27 литров топлива в час при 400-литровом баке. Стационарные генераторы, используемые в США, используются мощностью до 2800 кВт. Эти дизельные двигатели работают в Великобритании на красном дизеле и вращаются со скоростью 1500 об/мин. Это производит мощность на частоте 50 Гц, которая используется в Великобритании. В районах, где частота сети составляет 60 Гц (США), генераторы вращаются со скоростью 1800 об/мин или другой, даже кратной 60. Дизель-генераторные установки, работающие в точке наилучшего КПД, могут производить от 3 до 4 киловатт-часов электроэнергии на каждый литр. израсходованного дизельного топлива, с более низким КПД при частичной нагрузке.

Вид сбоку на большой дизель-генератор Perkins производства F&G Wilson Engineering Ltd. Это установка мощностью 100 кВА.

Патенты

Патент США 222,881 (PDF) —Магнито-электрические машины : основная динамо-машина постоянного тока Томаса Эдисона. Прозвище устройства было « длинноногая Мэри-Энн ». Это устройство имеет большие биполярные магниты. Это неэффективно.
Патент США 373,584 (PDF) — Динамо-электрическая машина : усовершенствованная динамо-машина Эдисона, включающая дополнительную катушку и использующая силовое поле.
Патент США 359748 (PDF) — Динамо-электрическая машина — конструкция Николы Теслы асинхронного двигателя/генератора переменного тока.
Патент США 406968 (PDF) — Динамо-электрическая машина — «Униполярная» машина Теслы (т. е. диск или цилиндрический проводник, установленный между магнитными полюсами и приспособленный для создания однородного магнитного поля).
Патент США 417794 (PDF) — Якорь для электрических машин — Принципы конструкции якоря Tesla для электрических генераторов и двигателей. (Относится к номерам патентов US327797, US292077 и GB9013.)
Патент США 447920 (PDF) — Способ эксплуатации дуговых ламп — генератор переменного тока Теслы с высокочастотными колебаниями (или пульсациями) над уровнем слышимости.
Патент США 447921 (PDF) — Генератор переменного тока — генератор Теслы, производящий 15000 колебаний в секунду или более.

См. также

Генератор
Солнечная батарея
Ветряная мельница

Ссылки

Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов

Boldea, Ion. 2005. Генераторы синхронные (Электроэнергетика) . Оттава, Онтарио, Канада: Публикации CRC. ISBN 084935725X.
Симойнс, М. Годой и Ф. А. Фаррет. 2004. Системы возобновляемой энергии: проектирование и анализ с помощью индукционных генераторов . Оттава, Онтарио, Канада: Публикации CRC. ISBN 0849320313.
Гилл, Пол. 1997. Ремонт и испытания электроэнергетического оборудования (Электроэнергетика, 4) . Оттава, Онтарио, Канада: Публикации CRC. ISBN 0824799070.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 18 сентября 2017 г.

Ночник с питанием от хомяка
Простой генератор
[http://www1.electusdistribution.com.au/images_uploaded/impmatch.pdf «Impedance

Кредиты

New World Encyclopedia авторы и редакторы переписали и дополнили статью Wikipedia
в соответствии с Энциклопедия Нового Света стандартов. Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3. 0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с надлежащим указанием авторства. Упоминание должно осуществляться в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на авторов New World Encyclopedia , так и на самоотверженных добровольных участников Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних вкладов википедистов доступна исследователям здесь:

Электрический генератор ^{история}

История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

История «Электрогенератора»

Примечание. На использование отдельных изображений, которые лицензируются отдельно, могут распространяться некоторые ограничения.